像方型立體視覺在線移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種像方型立體視覺在線移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 立體視覺的基本原理是從兩個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)觀察同一景物，W獲取物體在不同視角 下的圖像，通過=角測(cè)量原理計(jì)算圖像像素間的位置偏差（即視差）來獲得=維信息。立 體視覺測(cè)量方法由來已久，并在工業(yè)測(cè)量和攝影測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 《基于立體視覺的一定機(jī)器人目標(biāo)定位》（南京理工大學(xué)碩±論文）總結(jié)了現(xiàn)有立 體視覺的主要步驟，包括：
[0004] 1)圖像獲??；
[000引。攝像機(jī)標(biāo)定；
[0006] 3)圖像預(yù)處理和特征提?。?br>[0007] 4)立體匹配；
[000引 5) S維重建。
[0009] 上述方法主要存在W下問題：
[0010] (1)獲取的場(chǎng)景=維信息不完整。有的系統(tǒng)僅獲取場(chǎng)景中部分標(biāo)志物的=維信息， 有的系統(tǒng)僅獲取場(chǎng)景中部分物體的=維信息，有的系統(tǒng)雖然獲取了整個(gè)場(chǎng)景的=維信息但 密度不夠，不能表達(dá)場(chǎng)景中的一些細(xì)節(jié)信息。
[0011] (2)獲取的場(chǎng)景=維信息未能整合。立體相機(jī)每一次拍攝的立體圖像均可W生成 對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的=維信息，但隨著立體相機(jī)的移動(dòng)，可W完成一個(gè)較大空間的拍攝，但每一次系 統(tǒng)均孤立地處理該次生成的場(chǎng)景S維信息，并未考慮不同時(shí)刻生成的場(chǎng)景S維信息之間的 關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍場(chǎng)景的整體測(cè)量。
[0012] (3)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不足。上述系統(tǒng)中，對(duì)于僅獲取場(chǎng)景中部分標(biāo)志物S維信息的系統(tǒng) 來說，基本可滿足實(shí)時(shí)響應(yīng)的要求，但對(duì)于需要獲取全部場(chǎng)景精細(xì)=維信息的系統(tǒng)來說，其 處理往往是線下的，還不能滿足實(shí)時(shí)響應(yīng)的要求。
[0013] 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的像方型立體視覺在線移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，通過優(yōu)化立體圖像處理與 匹配算法，結(jié)合相機(jī)移動(dòng)連續(xù)獲取立體圖像和立體圖像視覺測(cè)量模型連接算法，實(shí)現(xiàn)針對(duì) 同一目標(biāo)的連續(xù)觀測(cè)并實(shí)時(shí)生成整個(gè)目標(biāo)完整、精確的=維信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種像方型立體視覺在線移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，用W解決現(xiàn)有 技術(shù)中獲取的場(chǎng)景信息不完整、未能整合場(chǎng)景=維信息的問題，進(jìn)一步還能提高實(shí)時(shí)性。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0016] 像方型立體視覺在線移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，包括由兩臺(tái)相機(jī)、相機(jī)固定與距離調(diào)整 裝置構(gòu)成的立體相機(jī)，立體相機(jī)連接控制與計(jì)算設(shè)備，所述控制與計(jì)算設(shè)備用于相機(jī)采集 數(shù)據(jù)的控制、存儲(chǔ)、處理及處理結(jié)果輸出；測(cè)量過程如下：
[0017] 1)相機(jī)標(biāo)定；2)在立體相機(jī)的移動(dòng)過程中，獲取若干組立體圖像；3)圖像預(yù)處理； 4)特征提取與立體匹配；5)=維重建；6)立體圖像模型連接；對(duì)于任一時(shí)刻的立體影像， 獲取相鄰時(shí)刻的立體影像中的同名像點(diǎn)，W它們?yōu)閮山M立體影像的連接點(diǎn)，通過前方交會(huì) 計(jì)算得到兩組立體模型的同名模型點(diǎn)，通過空間相似變換將兩組立體模型變換到同一空間 坐標(biāo)系下；依次對(duì)下一時(shí)刻的立體影像進(jìn)行同樣處理，將所有的立體圖像模型連接成一個(gè) 針對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的整體模型。
[0018] 所述相機(jī)標(biāo)定方法包括；同時(shí)獲取立體影像；提取標(biāo)定板角點(diǎn)；標(biāo)定解算。
[0019] 圖像預(yù)處理包括濾波和灰度均衡化處理。
[0020] 所述特征提取與立體匹配包括；利用SURF算子得到立體模型間的連接點(diǎn)；計(jì)算出 兩幅圖像間的相對(duì)位置和姿態(tài)，進(jìn)行相對(duì)定向解算；確定立體影像間的核線關(guān)系，對(duì)立體影 像進(jìn)行糾正得到按核線排列的立體影像；W SGM算法進(jìn)行立體影像的稠密匹配W生成密集 的同名像點(diǎn)。
[0021] 根據(jù)匹配得到的密集同名像點(diǎn)采用多片前方交會(huì)法來重建目標(biāo)場(chǎng)景的=維信息， 實(shí)現(xiàn)所述=維重建。
[0022] 本發(fā)明的測(cè)量方法，是在立體相機(jī)的移動(dòng)過程中，不斷獲取立體影像并實(shí)時(shí)重建 目標(biāo)場(chǎng)景的立體模型。為了形成一個(gè)完整的場(chǎng)景模型就需要將每一次重建的結(jié)果連接起 來。立體圖像模型連接的原理是依據(jù)獲取相鄰時(shí)刻的兩組立體影像中的同名像點(diǎn)，W它們 為兩組立體影像的連接點(diǎn)，通過前方交會(huì)計(jì)算得到兩組立體模型的同名模型點(diǎn)，最后通過 空間相似變換將兩組立體模型變換到同一空間坐標(biāo)系下。對(duì)后續(xù)時(shí)刻獲得的立體影像同樣 處理，即可將所有的立體圖像模型連接成一個(gè)針對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的整體模型。
【附圖說明】
[0023] 圖1是攝像頭固定架；
[0024] 圖2是硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)示意圖；
[0025] 圖3是軟件工作流程圖；
[0026] 圖4是棋盤格標(biāo)定板及其坐標(biāo)系；
[0027] 圖5是SURF算子流程圖；
[002引圖6是相對(duì)定向完成后同名投影光線相交于目標(biāo)點(diǎn)；
[0029] 圖7是單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向流程圖；
[0030] 圖8是平行雙目立體視覺系統(tǒng)的對(duì)極幾何關(guān)系；
[003U 圖9是SGM匹配算法流程圖；
[0032] 圖10是前方交會(huì)測(cè)量原理；
[0033] 圖11是立體圖像模型連接流程圖；
[0034] 圖12是系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0036] 在立體相機(jī)的移動(dòng)過程中，可W不斷獲取立體影像并實(shí)時(shí)重建目標(biāo)場(chǎng)景的立體模 型。但每次重建得到的都是當(dāng)前視場(chǎng)范圍內(nèi)目標(biāo)的局部模型，為了形成一個(gè)完整的場(chǎng)景模 型就需要將每一次重建的結(jié)果連接起來，該就是本發(fā)明的基本方案所要實(shí)現(xiàn)的。
[0037] 本發(fā)明的基本方案的步驟為；1)相機(jī)標(biāo)定；2)在立體相機(jī)的移動(dòng)過程中，獲取若 干組立體圖像；3)圖像預(yù)處理；4)特征提取與立體匹配；5)=維重建；6)立體圖像模型連 接對(duì)于任一時(shí)刻的立體影像，獲取相鄰時(shí)刻的立體影像中的同名像點(diǎn)，W它們?yōu)閮山M立體 影像的連接點(diǎn)，通過前方交會(huì)計(jì)算得到兩組立體模型的同名模型點(diǎn)，通過空間相似變換將 兩組立體模型變換到同一空間坐標(biāo)系下；依次對(duì)下一時(shí)刻的立體影像進(jìn)行同樣處理，將所 有的立體圖像模型連接成一個(gè)針對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的整體模型。
[003引經(jīng)過立體圖像模型連接，系統(tǒng)在移動(dòng)過程中所重建的目標(biāo)=維信息可W整合到一 個(gè)第一組立體圖像模型的坐標(biāo)系中，形成整個(gè)場(chǎng)景一個(gè)完整的幾